Question

19．已知甲醇、乙醇都是重要的有機化工原料，回答下列問題：
（1）圖是一個乙醇燃料電池常溫工作原理示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極．工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，則下列說法正確的是C．
A．M電極的材料是石墨
B．若乙池中某一電極質(zhì)量增加4.32g時，理論上消耗氧氣為448mL
C．在此過程中，甲池中OH^-向通乙醇的一極移動
D．在此過程中，乙池溶液中電子從M電極向N電極移動
（2）寫出乙醇燃料電池正極的電極反應(yīng)式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（3）已知：甲醇脫水反應(yīng)   ①2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?△H₁
甲醇制烯烴反應(yīng) ②2CH₃OH（g）=C₂H₄ （g）+2H₂O（g）?△H₂
乙醇異構(gòu)化反應(yīng) ③CH₃CH₂OH（g）=CH₃OCH₃（g））?△H₃
則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C₂H₄ （g）+H₂O（g）=C₂H₅OH（g）的?△H=△H₁-△H₂-△H₃（用含△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（4）工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產(chǎn)甲醇．甲醇制備的相關(guān)信息如表：

化學(xué)反應(yīng)及平衡常數(shù)		平衡常數(shù)數(shù)值
		500℃	800℃
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3	2.5	0.375

①據(jù)表信息推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系，K₃=K₁K₂用K₁、K₂表示）．
②反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)（選填“吸熱”“放熱”）．

Answer 1

分析 （1）乙醇燃料電池中，通入乙醇的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)；M連接電源負(fù)極，則M為電解池的陰極，N連接電源的正極，則N為電解池的陽極；已知工作過程M、N兩個電極的質(zhì)量均不減少，則M為Fe、N為石墨，據(jù)此結(jié)合電子守恒進行解答；
（2）在燃料電池中，正極上是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)蓋斯定律①-②-③可得C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）的△H；
（4）①依據(jù)平衡常數(shù)概念和表達式計算分析得到關(guān)系；
②由表中數(shù)據(jù)可知反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，根據(jù)平衡移動原理分析．

解答 解：（1）A．M為陰極，N為陽極，兩極質(zhì)量都不減少，說明鐵做陰極，M電極材料為鐵，故A錯誤；
B．乙池是電解池，陰極電極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，質(zhì)量增加4.32g為0.04mol，轉(zhuǎn)移電子0.04mol，正極電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，轉(zhuǎn)移0.04mol電子，需要氧氣0.01mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為224mL，沒有告訴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，則氧氣的體積不一定為224mL，故B錯誤；
C．在原電池中，陰離子移向負(fù)極，乙醇在負(fù)極反應(yīng)，則甲池中氫氧根離子向乙醇的一極移動，故C正確；
D．溶液中離子定向移動形成電流，電子在電極和外電路中移動，不能在溶液中移動，故D錯誤；
故答案為：C；
（2）在堿性乙醇燃料電池中，正極上是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）甲醇脫水反應(yīng)①2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?△H₁
甲醇制烯烴反應(yīng)②2CH₃OH（g）=C₂H₄ （g）+2H₂O（g）?△H₂
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)③CH₃CH₂OH（g）=CH₃OCH₃（g））?△H₃
根據(jù)蓋斯定律①-②-③可得：C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃，
故答案為：△H₁-△H₂-△H₃；
（4）①K₁=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$，K₂=$\frac{c（{H}_{2}O）•c（CO）}{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}$，K₃=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}$=K₁•K₂，
故答案為：K₁•K₂；
②分析圖表數(shù)據(jù)，反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，平衡正向進行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱．

點評 本題綜合考查了原電池和電解池原理、蓋斯定律、平衡常數(shù)的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力，題目難度中等．